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CERN的LHCb观测到每100亿个B介子才发生一次的衰变

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CERN的LHCb实验物理学家首次发现了大约每100亿次才发生一次的粒子衰变证据,终结了始于1984年的搜寻。

100亿个草堆中的一根针

该衰变写作B0衰变为两个μ子:一个B0介子——一种含底夸克的短寿命粒子——转变为一对μ子,即电子的较重表亲。标准模型预测这大约每100亿次B0衰变发生一次。

CLEO实验于1984年首次设定了该速率的上限。此后一代代探测器一直在寻找。底夸克在LHC碰撞中大量产生,但仅存活约1.5万亿分之一秒,因此信号必须从巨大本底中提取出来。

三西格玛,而非五西格玛

该结果的统计显著性为3.2西格玛。这算作证据,但未达到粒子物理学称之为发现所需的五西格玛。

仅在新数据中,团队测得分支比约为每100亿次衰变1.26次,统计不确定度约为0.5。合作组还报告了相关B0s衰变为两个μ子的改进测量。论文已在《物理评论X》上付印。

为何重要

稀有衰变对无人见过的粒子敏感。与底夸克耦合的新物理会使速率偏离标准模型预测。迄今为止测量与预测一致,这本身就有用:它约束了预期更大效应的模型。

合作组一位成员称这一精度是在敲响仄宇宙的大门。高亮度LHC升级带来的更多数据应能将测量推过五西格玛并收紧误差棒。

该结果还显示了自搜寻开始以来该领域的进展。1984年的问题是这种衰变是否存在。现在的问题是它的速率是否与理论吻合到小数点后第二位,而这正是新粒子迹象会出现的地方。

来源: CERN / Sci.News